JVM内存模型与垃圾回收

Java开发有个很基础的问题，虽然咱们平时接触的很少，可是了解它却成为Java开发的必备基础——这就是JVM。在C++中咱们须要手动申请内存而后释放内存，不然就会出现对象已经再也不使用内存却仍被占用的状况。在Java中JVM内置了垃圾回收的机制，帮助开发者承担对象的建立和释放的工做，极大的减轻了开发的负担。那是否是咱们就不须要了解JVM了，显然在作一些优化或者深刻研究应用性能的时候，JVM仍是起了很关键的做用的。所以本篇就总结性的描述下JVM的内存模型与垃圾回收相关的知识。

本文的主要内容以下：

• 内存模型
• 垃圾回收
• 参考文章

内存模型

各部分的功能

这几个存储区最主要的就是栈区和堆区，那么什么是栈什么是堆呢？说的简单点，栈里面存放的是基本的数据类型和引用，而堆里面则是存放各类对象实例的。

堆与栈分开设计是为何呢？

• 栈存储了处理逻辑、堆存储了具体的数据，这样隔离设计更为清晰
• 堆与栈分离，使得堆能够被多个栈共享。
• 栈保存了上下文的信息，所以只能向上增加；而堆是动态分配

栈的大小能够经过-XSs设置，若是不足的话，会引发java.lang.StackOverflowError的异常

栈区

线程私有，生命周期与线程相同。每一个方法执行的时候都会建立一个栈帧（stack frame）用于存放 局部变量表、操做栈、动态连接、方法出口。

堆

存放对象实例，全部的对象的内存都在这里分配。垃圾回收主要就是做用于这里的。

• 堆得内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；最大的内存由-Xmx指定，默认是物理内存的1/4。
• 默认空余的堆内存小于40%时，就会增大，直到-Xmx设置的内存。具体的比例能够由-XX:MinHeapFreeRatio指定
• 空余的内存大于70%时，就会减小内存，直到-Xms设置的大小。具体由-XX:MaxHeapFreeRatio指定。

所以通常都建议把这两个参数设置成同样大，能够避免JVM在不断调整大小。

程序计数器

这里记录了线程执行的字节码的行号，在分支、循环、跳转、异常、线程恢复等都依赖这个计数器。

方法区

类型信息、字段信息、方法信息、其余信息

总结

名称	特征	做用	配置	异常
栈区	线程私有，使用一段连续的内存空间	存放局部变量表、操做栈、动态连接、方法出口	-XSs	StackOverflowError OutOfMemoryError
堆	线程共享，生命周期与虚拟机相同	保存对象实例	-Xms -Xmx -Xmn	OutOfMemoryError
程序计数器	线程私有、占用内存小	字节码行号	无	无
方法区	线程共享	存储类加载信息、常量、静态变量等	-XX:PermSize -XX:MaxPermSize	OutOfMemoryError

垃圾回收

如何定义垃圾

有两种方式，一种是引用计数（可是没法解决循环引用的问题）；另外一种就是可达性分析。

判断对象能够回收的状况：

• 显示的把某个引用置位NULL或者指向别的对象
• 局部引用指向的对象
• 弱引用关联的对象

垃圾回收的方法

Mark-Sweep标记-清除算法

这种方法优势就是减小停顿时间，可是缺点是会形成内存碎片。

Copying复制算法

这种方法不涉及到对象的删除，只是把可用的对象从一个地方拷贝到另外一个地方，所以适合大量对象回收的场景，好比新生代的回收。

Mark-Compact标记-整理算法

这种方法能够解决内存碎片问题，可是会增长停顿时间。

Generational Collection 分代收集

最后的这种方法是前面几种的合体，即目前JVM主要采起的一种方法，思想就是把JVM分红不一样的区域。每种区域使用不一样的垃圾回收方法。

上面能够看到堆分红两个个区域：

• 新生代(Young Generation)：用于存放新建立的对象，采用复制回收方法，若是在s0和s1之间复制必定次数后，转移到年老代中。这里的垃圾回收叫作minor GC;
• 年老代(Old Generation)：这些对象垃圾回收的频率较低，采用的标记整理方法，这里的垃圾回收叫作 major GC。

这里能够详细的说一下新生代复制回收的算法流程：

在新生代中，分为三个区：Eden, from survivor, to survior。

• 当触发minor GC时，会先把Eden中存活的对象复制到to Survivor中；
• 而后再看from survivor，若是次数达到年老代的标准，就复制到年老代中；若是没有达到则复制到to survivor中，若是to survivor满了，则复制到年老代中。
• 而后调换from survivor 和 to survivor的名字，保证每次to survivor都是空的等待对象复制到那里的。

垃圾回收器

串行收集器 Serial

这种收集器就是以单线程的方式收集，垃圾回收的时候其余线程也不能工做。

并行收集器 Parallel

以多线程的方式进行收集

并发标记清除收集器 Concurrent Mark Sweep Collector, CMS

大体的流程为：初始标记--并发标记--从新标记--并发清除

G1收集器 Garbage First Collector

大体的流程为：初始标记--并发标记--最终标记--筛选回收

参考

• JVM内存模型：http://developer.51cto.com/art/200911/165015.htm
• 垃圾回收：http://www.importnew.com/19085.html
• JVM垃圾回收器：http://www.cnblogs.com/chengxuyuanzhilu/p/7088316.html
• 内存模型： http://blog.csdn.net/u012152619/article/details/46968883